Abstract

We present a C-shaped nanoaperture-enhanced Ge photodetector that shows 2โ€“5 times the photocurrent enhancement over that from a square aperture of the same area at 1310โ€‰nm wavelength. We demonstrate the polarization dependence of the C-aperture photodetector over a wide wavelength range. Our experimental observation agrees well with finite-difference time-domain simulation results.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. D. A. B. Miller, Proc. IEEE 88, 728 (2000).
    [CrossRef]
  2. T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
    [CrossRef]
  3. H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
    [CrossRef]
  5. D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).
  6. J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
    [CrossRef]
  7. C. Fumeaux, J. Alda, and G. D. Boreman, Opt. Lett. 24, 1629 (1999).
    [CrossRef]
  8. D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
    [CrossRef]
  9. T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
    [CrossRef]
  10. P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  12. A. Bhatnagar, S. Latif, C. Debaes, and D. A. B. Miller, J. Lightwave Technol. 22, 2213 (2004).
    [CrossRef]
  13. X. Shi and L. Hesselink, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1305 (2004).
    [CrossRef]
  14. C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
    [CrossRef]
  15. L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
    [CrossRef]
  16. Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]

2005 (5)

D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
[CrossRef]

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

2004 (4)

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

X. Shi and L. Hesselink, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1305 (2004).
[CrossRef]

A. Bhatnagar, S. Latif, C. Debaes, and D. A. B. Miller, J. Lightwave Technol. 22, 2213 (2004).
[CrossRef]

2003 (1)

C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

2000 (1)

D. A. B. Miller, Proc. IEEE 88, 728 (2000).
[CrossRef]

1999 (3)

E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
[CrossRef]

L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
[CrossRef]

C. Fumeaux, J. Alda, and G. D. Boreman, Opt. Lett. 24, 1629 (1999).
[CrossRef]

1998 (1)

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Alda, J.

Assanto, G.

L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
[CrossRef]

Baba, T.

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Bhatnagar, A.

Boreman, G. D.

Chui, C. O.

C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
[CrossRef]

Colace, L.

L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
[CrossRef]

Debaes, C.

Degiron, A.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Devaux, E.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Ebbesen, T. W.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Eisler, H.-J.

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Feng, B.

D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
[CrossRef]

Fromm, D. P.

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

Fujikata, J.

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Fumeaux, C.

Garci-Vidal, F. J.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Ge, Y.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Ghaemi, H. F.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Harris, J. S.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hecht, B.

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Hesselink, L.

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

X. Shi and L. Hesselink, J. Opt. Soc. Am. B 21, 1305 (2004).
[CrossRef]

Ishi, T.

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Kamins, T. I.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kino, G.

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

Kino, G. S.

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Kuo, Y.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Latif, S.

Lee, Y.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Lezec, H. J.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Linke, R. A.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Makita, K.

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Martin, O. J. F.

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Martin-Moreno, L.

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

Masini, G.

L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
[CrossRef]

Matteo, J. A.

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

Miller, D. A. B.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

A. Bhatnagar, S. Latif, C. Debaes, and D. A. B. Miller, J. Lightwave Technol. 22, 2213 (2004).
[CrossRef]

D. A. B. Miller, Proc. IEEE 88, 728 (2000).
[CrossRef]

Moerner, W. E.

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

Muhlschlegel, P.

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Novotny, L.

E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
[CrossRef]

Ohashi, K.

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Okyay, A. K.

C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
[CrossRef]

Pohl, D. W.

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Ren, S.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Roth, J. E.

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Sanchez, E. J.

E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
[CrossRef]

Saraswat, K. C.

C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
[CrossRef]

Schaadt, D. M.

D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
[CrossRef]

Schuck, P. J.

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

Shi, X.

Sundaramurthy, A.

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

Sundaramuthy, A.

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Thio, T.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Wolff, P. A.

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Xie, X. S.

E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
[CrossRef]

Yu, E. T.

D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
[CrossRef]

Yuen, Y.

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (2)

J. A. Matteo, D. P. Fromm, Y. Yuen, P. J. Schuck, W. E. Moerner, and L. Hesselink, Appl. Phys. Lett. 85, 648 (2004).
[CrossRef]

D. M. Schaadt, B. Feng, and E. T. Yu, Appl. Phys. Lett. 86, 063106 (2005).
[CrossRef]

IEEE J. Quantum Electron. (1)

L. Colace, G. Masini, and G. Assanto, IEEE J. Quantum Electron. 35, 1843 (1999).
[CrossRef]

IEEE Photon. Technol. Lett. (1)

C. O. Chui, A. K. Okyay, and K. C. Saraswat, IEEE Photon. Technol. Lett. 15, 1585 (2003).
[CrossRef]

J. Lightwave Technol. (1)

J. Opt. Soc. Am. B (1)

Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 (1)

T. Ishi, J. Fujikata, K. Makita, T. Baba, and K. Ohashi, Jpn. J. Appl. Phys. Part 1 44, L364 (2005).
[CrossRef]

Nature (2)

T. W. Ebbesen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, and P. A. Wolff, Nature 391, 667 (1998).
[CrossRef]

Y. Kuo, Y. Lee, Y. Ge, S. Ren, J. E. Roth, T. I. Kamins, D. A. B. Miller, and J. S. Harris, Nature 437, 1334 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. Lett. (2)

P. J. Schuck, D. P. Fromm, A. Sundaramuthy, G. S. Kino, and W. E. Moerner, Phys. Rev. Lett. 94, 017402 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

E. J. Sanchez, L. Novotny, and X. S. Xie, Phys. Rev. Lett. 82, 4014 (1999).
[CrossRef]

Proc. IEEE (1)

D. A. B. Miller, Proc. IEEE 88, 728 (2000).
[CrossRef]

Prog. Biophys. Biophys. Chem. (1)

D. P. Fromm, A. Sundaramurthy, P. J. Schuck, G. Kino, and W. E. Moerner, Prog. Biophys. Biophys. Chem. 4, 957 (2004).

Science (2)

H. J. Lezec, A. Degiron, E. Devaux, R. A. Linke, L. Martin-Moreno, F. J. Garci-Vidal, and T. W. Ebbesen, Science 297, 820 (2002).
[CrossRef] [PubMed]

P. Muhlschlegel, H.-J. Eisler, O. J. F. Martin, B. Hecht, and D. W. Pohl, Science 308, 1607 (2005).
[CrossRef] [PubMed]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic of device: left, cross-section view; right, top view. The apertures are formed in a Au film on top of a Ge substrate. The device is reverse biased, and it functions as a Schottky diode.

Fig. 2
Fig. 2

(a). Designed C-aperture dimensions. (b). Scanning electron microscope image of the fabricated C-aperture in a Au film. (c). Polarization dependence of the C-aperture photodetector at 1310 โ€‰ nm wavelength. The C-aperture photocurrent reaches maxima when the polarization of light is parallel to the two arms of the aperture (x polarized) and falls to minima when it is perpendicular to them (y polarized). Solid curves connect data points as a guide for the eye.

Fig. 3
Fig. 3

Measured photocurrent spectrum of the C-aperture photodetector at two orthogonal polarizations of light. The C-aperture photocurrent shows a significant change over the wavelength range when the light is polarized parallel to the two arms of the aperture (x polarized).

Metrics